2019屆高考化學總復(fù)習 專題6 化學反應(yīng)與能量變化 第三單元 電解原理 金屬的腐蝕與防護課后達標檢測 蘇教版.doc

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第三單元 電解原理 金屬的腐蝕與防護 [課后達標檢測] 一、選擇題 1．下列說法正確的是(　　) A．氯堿工業(yè)中，燒堿在陽極區(qū)生成 B．電解熔融氯化鋁冶煉金屬鋁 C．電鍍時，用鍍層金屬作陽極 D．將鋼閘門與外接電源正極相連，可防止其腐蝕 解析：選C。A項，水中的H＋在陰極放電，溶液中c(OH－)增大，燒堿在陰極區(qū)生成，錯誤；B項，氯化鋁是共價化合物，熔融狀態(tài)不導電，錯誤；C項，電鍍時，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，正確；D項，將鋼閘門與外接電源負極相連，作陰極(外加電流陰極保護法)，可防止其腐蝕，錯誤。 2. 電滲析法是一種利用A、B離子交換膜進行海水淡化的方法，其原理如圖所示。已知海水中含Na＋、Cl－、Ca2＋、Mg2＋、SO等離子，電極為惰性電極。下列敘述中正確的是(　　) A．是原電池裝置，把化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．是電解裝置，只發(fā)生物理變化 C．左右池中得到淡水 D．A膜是陰離子交換膜，B膜是陽離子交換膜 解析：選D。A項，該裝置有外接電源，是電解池，錯誤；B項，電解過程發(fā)生化學反應(yīng)，錯誤；a為陽極，海水中的Cl－、OH－放電，海水中的陰離子透過陰離子交換膜進入左池，b為陰極，海水中的H＋放電，海水中的陽離子透過陽離子交換膜進入右池，所以左右兩池得不到淡水，中間得到的是淡水，C錯誤，D正確。 3. 探究電解精煉銅(粗銅含有Ag、Zn、Fe)和電化學腐蝕裝置如圖，下列敘述正確的是(　　) A．精煉銅時，電解質(zhì)為硫酸銅溶液，X電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu B．精煉銅時，溶液中Ag＋、Zn2＋、Fe2＋濃度增大 C．X電極為石墨，Y電極為Cu，則銅受到保護 D．X電極為Fe，Y電極為Cu，則鐵受到保護 解析：選C。A項，精煉銅時，X為陽極，銅及比銅活潑的金屬失電子，錯誤；B項，Ag的金屬性弱于銅，不會在陽極放電，以沉淀形式形成陽極泥，錯誤；C項，Y為陰極，受到保護，正確；D項，X為陽極，鐵作陽極，優(yōu)先失電子，錯誤。 4．(2018濟南高三檢測)如圖所示，X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色、無味氣體放出。符合這一情況的是下表中的(　　) 選項 a極板 b極板 X Z A 鋅 石墨 負極 CuSO4 B 石墨 石墨 負極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負極 CuCl2 解析：選A。由題意知，通電后a極板質(zhì)量增加，說明有金屬析出，由此可知，a極為電解池的陰極，則X為電源負極，B、C均不符合；又b處放出的是無色、無味的氣體，D不符合。 5．(2018山西四校聯(lián)考)500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 molL－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到氣體1.12 L(標準狀況)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是(　　) A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 molL－1 B．電解后溶液中c(H＋)＝0.2 molL－1 C．上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.4 mol電子 D．電解后得到的Cu的物質(zhì)的量為0.1 mol 解析：選B。陽極是陰離子放電，放電能力：OH－>NO，根據(jù)題給信息，陽極一定是OH－放電，生成0.05 mol氧氣，轉(zhuǎn)移0.2 mol電子；陰極離子放電能力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放電，然后是H＋放電，陰極生成0.05 mol氫氣時，轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，根據(jù)得失電子守恒知，Cu2＋轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，n(Cu2＋)＝0.05 mol。所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，又n(NO)＝0.3 molL－10.5 L＝0.15 mol，則n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1 molL－1，A項錯誤；結(jié)合以上分析及電解總方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H＋，電解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 molL－1，B項正確，D項錯誤；上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0.2 mol電子，C項錯誤。 6．如圖所示為用固體二氧化鈦(TiO2)生產(chǎn)海綿鈦的裝置示意圖，其原理是TiO2中的氧解離進入熔融鹽中而得到純鈦。下列說法中正確的是(　　) A．a(chǎn)極是正極，石墨極是陰極 B．反應(yīng)后，石墨電極的質(zhì)量不發(fā)生變化 C．電解過程中，O2－、Cl－均向a極移動 D．陰極的電極反應(yīng)式為TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ 解析：選D。TiO2發(fā)生還原反應(yīng)得到純鈦，故加入高純TiO2的電極是電解池的陰極，a極是電源的負極，石墨極是陽極，A項錯誤；O2－在陽極發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，高溫下，石墨與O2反應(yīng)生成CO、CO2，導致石墨質(zhì)量減小，B項錯誤；電解過程中，陰離子向陽極(石墨極)移動，C項錯誤；TiO2中的氧解離進入熔融鹽而得到純鈦，發(fā)生了還原反應(yīng)，生成了Ti和O2－，D項正確。 7．(2018慶陽高三一診)一定條件下，利用如圖所示裝置可實現(xiàn)有機物的儲氫，下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．外電路電子的移動方向：A→電源→B B．氣體X在反應(yīng)中通常體現(xiàn)還原性 C．電極D為惰性電極，E為活潑電極 D．電極D的電極反應(yīng)式為C6H6＋6H＋＋6e－===C6H12 解析：選D。苯→環(huán)己烷，相當于加氫，為還原反應(yīng)，所以電極D為陰極，電極E為陽極，A為負極，B為正極。A項，電子由A極→電極D，電極E→B極，錯誤；B項，陽極OH－放電生成氧氣，X氣體為氧氣，通常表現(xiàn)氧化性，錯誤；C項，E為陽極，若活潑電極為陽極，優(yōu)先失電子，無氣體X生成，錯誤。 8．某同學組裝了如圖所示的電化學裝置，電極Ⅰ為Al，其他均為Cu，則下列說法正確的是(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：選A。當多個池串聯(lián)時，兩電極材料活潑性相差大的作原電池，其他池作電解池，由此可知圖示中左邊兩池組成原電池，右邊組成電解池。A項，電子移動方向：電極Ⅰ→A→電極Ⅳ，電流方向與電子移動方向相反，正確。B項，原電池負極在工作中失去電子，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯誤。C項，原電池正極得電子，銅離子在電極Ⅱ上得電子，生成銅單質(zhì)，該電極質(zhì)量逐漸增大，錯誤。D項，電解池中陽極為活性電極時，電極本身失電子，形成離子進入溶液中，因為電極Ⅱ為正極，因此電極Ⅲ為電解池的陽極，其電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，錯誤。 9．(2016高考北京卷)用石墨電極完成下列電解實驗。 實驗一 實驗二 裝置 現(xiàn)象 a、d處試紙變藍；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化 兩個石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；…… 下列對實驗現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是(　　) A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B．b處： 2Cl－－2e－===Cl2↑ C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－===Fe2＋ D．根據(jù)實驗一的原理，實驗二中m處能析出銅 解析：選B。由于有外接電源，所以實驗一和實驗二均為電解池裝置。實驗一中，鐵絲中的電流方向為從d到c，電子移動方向為從c到d，所以實驗一的裝置是比較復(fù)雜的電解池，其中a為陰極，c為陽極，d為陰極，b為陽極。a、d處發(fā)生反應(yīng)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A項正確；若b處發(fā)生反應(yīng)2Cl－－2e－===Cl2↑，不足以解釋b處“變紅”和“褪色”現(xiàn)象，B項錯誤；c處鐵作陽極，發(fā)生反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，由于生成的Fe2＋濃度較小，且pH試紙本身有顏色，故顏色上無明顯變化，C項正確；實驗二是一個更加復(fù)雜的電解池裝置，兩個銅珠的左端均為陽極，右端均為陰極，初始時兩個銅珠的左端(陽極)均發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋，右端(陰極)均發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，一段時間后，Cu2＋移動到m處，m處附近Cu2＋濃度增大，發(fā)生反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu，m處能生成銅，D項正確。 二、非選擇題 10．Zn-MnO2干電池應(yīng)用廣泛，其電解質(zhì)溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。 (1)該電池的負極材料是________，電池工作時，電子流向________(填“正極”或“負極”)。 (2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2＋，會加速某電極的腐蝕。其主要原因是__________________________________。欲除去Cu2＋，最好選用下列試劑中的________(填代號)。 a．NaOH　　　　　　　　 b．Zn c．Fe d．NH3H2O (3)MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO4溶液。陰極的電極反應(yīng)式是______________。若電解電路中通過2 mol電子，MnO2的理論產(chǎn)量為________。 解析：(1)還原性較強的Zn作負極，電子由負極經(jīng)外電路流向正極。(2)除雜原則是加入的物質(zhì)要過量(以除盡雜質(zhì))且不能引入新雜質(zhì)，故選Zn將Cu2＋置換而除去。(3)陰極上應(yīng)是H＋得電子。由關(guān)系式知：MnSO4～MnO2～2e－，電路中通過2 mol電子產(chǎn)生1 mol MnO2，即87 g。 答案：(1)Zn　正極 (2)鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕　b (3)2H＋＋2e－===H2↑　87 g 11．如圖所示為相互串聯(lián)的甲、乙兩電解池，試回答： (1)若甲池利用電解原理在鐵上鍍銀，則A是________、________(填電極材料和電極名稱)，電極反應(yīng)式是________________；B是__________、__________(要求同A)，電極反應(yīng)式是__________________________，應(yīng)選用的電解質(zhì)溶液是________。 (2)乙池中若滴入少量酚酞試液，開始電解一段時間，鐵極附近呈________色。 (3)電解完畢，若甲槽陰極增重43.2 g，則乙槽中陽極上放出的氣體在標況下的體積是________mL。 (4)若乙槽中剩余溶液仍為400 mL，則電解后所得溶液的物質(zhì)的量濃度為______molL－1，pH等于______。 解析：(2)Fe極附近H＋放電，破壞了附近水的電離平衡，使c(OH－)增大，顯堿性，遇酚酞試液呈紅色。 (3)甲槽陰極析出銀：n(Ag)＝＝0.4 mol，乙槽中陽極上放出的氣體是氯氣：n(Cl2)＝0.2 mol，V(Cl2)＝0.2 mol22 400 mLmol－1＝4 480 mL。 (4)由2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知： n(NaOH)＝0.2 mol2＝0.4 mol，c(NaOH)＝＝1 molL－1，pH＝14。 答案：(1)鐵　陰極　Ag＋＋e－===Ag　銀　陽極　Ag－e－===Ag＋　AgNO3溶液 (2)紅　(3)4 480　(4)1　14 12．如圖所示三套實驗裝置，分別回答下列問題。 (1)裝置1為鐵的吸氧腐蝕實驗。一段時間后，向插入鐵釘?shù)牟Ａ矁?nèi)滴入NaOH溶液，即可觀察到鐵釘附近的溶液有沉淀，表明鐵被________(填“氧化”或“還原”)；向插入石墨棒的玻璃筒內(nèi)滴入酚酞溶液，可觀察到石墨棒附近的溶液變紅，該電極反應(yīng)式為__________________________________。 (2)裝置2中的石墨是______極(填“正”或“負”)，該裝置發(fā)生總反應(yīng)的離子方程式為________________________________________________________________________。 (3)裝置3中甲燒杯盛放100 mL 0.2 molL－1的NaCl溶液，乙燒杯盛放100 mL 0.5 molL－1的CuSO4溶液。反應(yīng)一段時間后，停止通電。向甲燒杯中滴入幾滴酚酞，觀察到石墨電極附近首先變紅。 ①電源的M端為________極；甲燒杯中鐵電極的電極反應(yīng)式為_________。 ②乙燒杯中電解反應(yīng)的離子方程式為________________________________。 ③停止電解，取出Cu電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重0.64 g，甲燒杯中產(chǎn)生的氣體標準狀況下的體積為________mL。 解析：(1)裝置1，由石墨棒附近的溶液變紅可知，石墨棒作正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，鐵釘作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)。 (2)由裝置2兩電極活潑性強弱得Cu是負極，總反應(yīng)的離子方程式，即該裝置中自發(fā)的氧化還原反應(yīng)：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 (3)①由甲中石墨電極附近首先變紅可知該極H＋放電，即該極為陰極，F(xiàn)e為陽極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋，由此可知，電源M端為正極；②因電源M端為正極，則N端為負極，乙中Cu為陰極，石墨為陽極，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋； ③兩池中的對應(yīng)關(guān)系：Cu～2e－～H2↑ 64 g 1 mol 0.64 g 0.01 mol 即H2體積為224 mL。 答案：(1)氧化　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (2)正　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (3)①正　Fe－2e－===Fe2＋ ②2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋?、?24 13．電浮選凝聚法是工業(yè)上采用的一種污水處理方法：保持污水的pH在5.0 ～6.0之間，通過電解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉積下來，具有凈化水的作用。陰極產(chǎn)生的氣泡把污水中懸浮物帶到水面形成浮渣層，刮去(或撇掉)浮渣層，即起到了浮選凈化的作用。某科研小組用電浮選凝聚法處理污水，設(shè)計如圖所示裝置示意圖。 (1)實驗時若污水中離子濃度較小，導電能力較差，產(chǎn)生氣泡速率緩慢，無法使懸浮物形成浮渣。此時，應(yīng)向污水中加入適量的________。 A．BaSO4 　 B．CH3CH2OH C．Na2SO4 　 D．NaOH (2)電解池陽極發(fā)生了兩個電極反應(yīng)，其中一個反應(yīng)生成一種無色氣體，則陽極的電極反應(yīng)式分別是Ⅰ.____________________________；Ⅱ.______________________ ________。 (3)電極反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ的生成物反應(yīng)得到Fe(OH)3沉淀的離子方程式是________________________________________________________________________。 (4)該燃料電池是以熔融碳酸鹽為電解質(zhì)，CH4為燃料，空氣為氧化劑，稀土金屬材料作電極。為了使該燃料電池長時間穩(wěn)定運行，電池的電解質(zhì)組成應(yīng)保持穩(wěn)定，電池工作時必須有部分A物質(zhì)參加循環(huán)(見上圖)。A物質(zhì)的化學式是____________。 解析：(1)為了增強溶液的導電性，因此可選用易溶性強電解質(zhì)溶液，排除A和B，考慮到題中要求電解時保持污水的pH在5.0～6.0之間，因此不能添加NaOH。 (2)電解時鐵作陽極，因此主要發(fā)生Fe－2e－===Fe2＋，同時也發(fā)生副反應(yīng)，即水中的OH－失電子被氧化生成O2。 (3)根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒即可得離子方程式。 (4)由于原電池的負極產(chǎn)物有水生成，所以負極必有CO參加反應(yīng)，同時根據(jù)碳元素守恒可知A必為CO2，負極反應(yīng)式可表示為CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。 答案：(1)C　(2)Fe－2e－===Fe2＋　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(3)4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋　(4)CO2